PDF下载
10kV架空配电线路加装避雷线的研究与应用

梁俊国

国网山西省电力公司太原供电公司,山西省太原市,030012

摘要: 10kV架空配电线路在人们的生产生活中得到广泛地应用,关系到城市的有序发展与社会的稳定,随着用电规模的不断扩大,我国人口的用电需求不断地上升。由此对电力设备以及相关电力网络线路的运行稳定性和安全性的要求则变得越来越高。除了对人为造成的破坏进行预防之外,电力设备还需要预防雷电对其电力线路所带来的影响。本文将主要介绍雷电对10kV配电线路产生破坏的原因,对雷电给配电线路中所有的设备设施带来的影响进行分类。
关键词: 10kV架空;配电线路;避雷线;研究与应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157017
基金资助:
文章地址:

引言

架设避雷线可使线路耐雷水平提高20%-30%,但配电网绝缘水平不高,雷击架空避雷线后易造成反击闪络,定位高度较低的雷电先导在雷击后会产生绕击闪络,从而可能引发熔断绝缘导线的工频续流。为此,对配电网加装避雷线的选点和架设过程进行研究十分必要,更是开展配电网综合防雷和差异化防雷的一项重要研究课题。

1避雷线的原理

避雷线对导线直击雷进行屏蔽,通过耦合作用降低导线上的感应雷过电压水平,可简要概括为避雷线的耦合作用、分流作用,降低了导线的过电压和过电流,一定程度上可降低架空线路雷击闪络和断线的概率。同时,加装避雷线宜配合采用降低接地电阻和加强线路绝缘措施。

2雷电的破坏

在10kV线路的布设过程中,主要采用架空线的方式。有一些线路处于郊区或是野外很容易成为雷电袭击的对象。经过统计,我们发现在配电线路上出现电压超出85%的过电压数量,其中15%的原因都是由于雷电导致的。①雷电感应。天空中的带电云层和与大地之间产生的巨大静电场。在雷击作用下出现大范围的电力释放,当正负电荷与附近地面中的导体、电力线路以及金属设备相接时,就会产生束缚电荷。由于无法快速疏散电荷而形成了感应过电压。尤其是当雷击放电与输电线路相交时这种感应器过电压的数值可达到数百千伏,瞬间导致整个电力网络中的线路由于电流和电压过大出现绝缘闪络的现象,进而影响到整条线路上的所有连接的电气设备受到破坏。②直接雷击。当雷电直接击打在架空电线路或是与建筑物接触时,强大的雷电所造成的电波会沿着输电线路直接进到建筑内部。同时高电位以及闪络放电的原因造成室内电气设备的损坏。雷电生成的电流值和电压数值非常高,低则几万伏瞬间电压值可达到几百万伏。而且它出现的时间非常短暂,短时间所释放出的巨大能量从功率角度来看具有强大的破坏力。

3避雷线的加装方法

避雷线本身有着非常强大的防雷作用,即具备了感应雷以及直击雷的防护功能。例如:针对直击雷的防护,针对已经建成的10kV架空线路上进行避雷线的加装,不仅能够充分满足电气距离、机械应力方面的客观要求,还能够将塔顶作为基点,向上合理延伸一段到塔头,并通过金具来实现有效连接,即可促使导线横担与避雷线之间的距离得到相应程度的增加,从而促使避雷对导线的保护,无论是在宽度上,还是覆盖面上都具有更好的效果。这样一来,即便是10kV架空线路在运行过程中,杆塔遭到了雷击,因导线与地线之间本身所具备的耦合关系,即可促使绝缘子串两端的电压被迅速的分担,从而促使线路的耐雷水平因此得到有效提升。当输电铁塔在遭遇到了雷击天气之后,避雷线会对雷电流进行部分分类,加之杆塔与避雷线之间紧密的关系,这就促使杆塔的电压能够下降到与其相同的电压。因受到导线耦合作用的影响,这部分电压会直接叠加到所对应的导线上,从而实现对绝缘子串两端电压的迅速控制,促使其耐雷的能力因此增强。在对杆塔进行避雷线的加装时,则应当对其杆塔的接地电阻进行尽量的控制,针对已经完成建设的10kV架空线路,其耐雷的水平与接地电阻之间本身就呈现为反比关系。若将杆塔的土壤电阻率设定为基点,将其接地,即可实现对线路的整体耐雷水平的提升,通常情况下,在避雷线加装的过程中主要采用螺栓来进行加固,以免出现抱箍出现下滑的情况,将较为常用的避雷线安装在钢管的合理高度,帮助10kV架空线路的避雷水平提升。

4防雷策略

4.1防护架空绝缘导线雷击断线

在分析架空绝缘导线雷击线路的断线机理时,还应依据日常维护经验,①需保证局部线路的绝缘水平提升,若有感应雷过电压情况出现在配电线路中,会严重破坏线路外部的绝缘体绝缘子。因此,需对电路材料的质量加以保证,在施工安装中,应按照相应规范在施工中进行合理安装,确保配电线路外部绝缘体从根本上提升绝缘层次。雷击架空配电线路的主要原因为处于较低对线路绝缘水平,针对现有情况,需增强电路的绝缘能力。②应安装避雷器,保护10kV架空配电线路。在选择避雷器方面,匹配时需按照地区线路特征,氯化锌避雷器是10kV架空配电线路中相对实用的避雷器,可以良好转化产生的过量电能,确保隔离效果,在电阻片的上方位置安装,可保证运行系统,不会影响电压,最终对长期稳定运行线路加以保护。③在选择避雷器安装位置方面,需依据本地经济情况和天气情况进行考量,以合适的位置安装避雷器,于重要设备上安装避雷器。

4.2降低杆塔的接地电阻

接地电阻增加的原因主要分为四种,分别是接地体腐蚀、雨水冲刷、施工时化学降阻剂性能不稳定以及外力破坏。接地体腐蚀主要发生在土质属酸性的土壤中,由于接地体长时间与突然接触,长期的腐蚀极易导致接地体的导电性能降低,有时甚至会发生接地体无法与地面良好连接的情况,导致雷击事故发生时无法将电流导入地下。解决这种问题的最佳方式就是使用扛腐性能好的材料做接地体外表皮,并且通过喷洒肥料等方式改变酸性土壤。雨水冲刷问题多发生于雨季较多的山区,长时间降雨导致埋土深度较浅的接地体暴露在表面,甚至悬浮在空中。在杆塔下半部分用水泥以及钢筋加固土壤即可。降阻剂问题,在施工过程中使用化学降阻剂,往往会因为降阻剂的质量问题以及降阻成分流失等问题造成杆塔接地体电阻增加,解决该问题只要适当检查接地体的电阻,并适时进行检修即可。外力破坏问题,外力破坏主要分为人为破坏和环境破坏,人为破坏就是接地体被盗,该类问题会直接让配电线路丧失抗雷能力,并且增加了配电线路的维护成本。环境破坏则是由于山体滑坡、滚石等原因造成的不可预知的破坏。可以在杆塔附近围上较高的铁丝围墙,以此避免接地体被盗或者破坏。

4.3开关设备防雷

在10kV架空线路运行当中,开关设备防雷措施是整个避雷器保护线路的主要安全防范措施,在具体应用期间,在脉冲电压开关设备绝缘条件下,避雷器进行放电,就可对电源迅速进行切断,避免对开关设备造成影响的同时促使线路能够安全稳定的运行。线路运行当中的负载开关以及断路器,要以阀式避雷器保护装置为主,在连接当中应当与断路器以及其他设备的金属外壳相连接,并将接地电阻控制在10Ω以内,保证开关设备的正常使用,降低使用期间受到的雷击危害,进而带动防雷水平持续改进。

结束语

综上所述,10kV配电线路的运行水平会影响社会的正常发展,所以对其防雷电能力进行提升能够有效地确保电力网络的稳定运行。同时在设置过程中需要依照实际情况制定科学的解决策略,从而提高10kV配电线路的稳定性。

参考文献

[1]许勇.10kV架空配电线路加装避雷线的研究与应用[J].电力市场,2019:229.

[2]郭进雄.10kV架空配电线路加装避雷线的研究与应用[J].低碳世界,2019,911:73-75.

[3]袁琦.10kV架空配电线路加装避雷线的研究与应用[J].电工技术,2019,20:78.